瞄直法定向在重新集铁矿中的应用

姚德言

瞄直法定向在重新集铁矿中的应用

姚德言

(安徽金日晟矿业有限责任公司，安徽 霍邱县 247400)

一井几何定向是矿山测量常用的一种定向方法，由于外业测量和内业计算都比较复杂，且要求测量技术人员较多，因此，根据重新集铁矿实际情况，对其2#主井采用一井定向中的特殊形式即瞄直法定向方法进行定向，该方法易于操作，简便易行，精度较高。使用该定向法测得的方位角误差为1′12″，满足规范要求，适用于实际生产当中。

矿山测量；一井定向；瞄直法定向

1 概 述

重新集矿区矿床位于霍邱铁矿区的最南端，北端与吴集铁矿床、环山铁矿床相毗邻；重新集铁矿全矿床矿带总长度3900 m，矿带宽度43～270 m，赋存标高10～−770 m，是一大型铁矿床，可分为二个含矿带，分别为：上部Ⅰ矿带，由Ⅰ1、Ⅰ2两个矿体组成，时夹1～3层小透镜状矿体，以Ⅰ2号矿体为主矿体，资源量占全矿床的39.32%；下部为Ⅱ矿带，由Ⅱ1、Ⅱ2两个矿体组成，局部夹1～4层小透镜状矿体，以Ⅱ1矿体为主矿体，资源量占全矿床的 20.29%；重新集铁矿系新建矿山，根据2#主井−570 m的实际情况，采用事先做好的等矿区地面控制网对2#主井−570 m采用瞄直法定向的方法将地面坐标系统导入井下。

2 定向方法选择

在使用竖井开拓矿山中，把地表坐标系统和高程系统导入井下使井上下坐标系统统一的方法包括一井定向、两井定向和陀螺定向。其中常用方法为一井几何定向。一井定向是用联系三角形法进行联系测量，在实际操作过程中要严格按照规范要求选择联系三角形的链接点，选择最有利的联系三角形的形状，即链接角小于2°，三角形链接角的对边与短边之比要尽量小，一般小于1.5 m。这样构成三角形最有利，布点链接合理，投点仔细，并严格按照规范测量，一般都能满足矿山测量规范的要求，但是该种方法在现场解算较为复杂，测量步骤繁琐，在紧张的测量任务和复杂的井下环境下现场解算极容易出错，且占用井筒时间较长影响生产；两井定向的必要条件是需要两个井筒贯通，同时井筒之间距离越长，精度相对越高，根据贯通距离较近的实际情况，放弃这种方法；陀螺定向由于成本较高一般在大型集团化矿业公司使用。对于多数的矿山企业使用传统的定向方法能够达到矿山测量规范精度要求，满足施工生产需要即可。重新集铁矿1#主井与2#主井距离为99.95 m，且2#主井采用连接三角形法一井定向，与1#副井已经贯通，贯通巷道横向偏差20 cm，纵向偏差10 cm，精度完全符合测量规程，根据实际情况决定使用连接三角形法的特殊情况即瞄直法定向方法对2#主井进行 定向。

3 瞄直法定向

瞄直法定向是一种特殊的一井定向方法，即地表和井下的两个链接点在井筒内的两根钢丝的延长线上，设垂线稳定不动，如图1所示，假定AB的方位角为0°，按照导线测量的方法把AB的坐标和方位角延长到C′点，公式如下：

如图1所示，井筒钢丝为A、B两点，C及C′在AB在延长线上，AB方位角和坐标根据马头门的方位角和井筒半径确定，在地表放样出C点位置，再精确测出C的实际坐标。在C点转角使之和码头门方位一致，在方位上根据井筒直径和现场情况确定AB两点的位置，精确测出AB点的坐标和方位角，井下在AB的延长线上找出一点C′点，在选择连接点C′时，先粗瞄两垂线A、B方向，在此方向线上的C′点安置全站仪，整平后用望远镜精确瞄准A、B两垂线，按照垂直于A、B连线的方向移动仪器，然后用望远镜瞄准垂线，直至C′点精确的选择在A、B的延长线上。最后连接成图1的形状。

井上下连接平面投影图如图2所示，从图2可看出，AB边作为公共边，C及C′在AB的延长线，CBA C′方位一致，分别测量出井上下C-B，C-A，B-A，A-C′的水平距离，《矿山测量规程》规定两垂线的丈量值与计算值之差井上不超过2 mm，考虑到井下工作条件较困难故对井下放宽到不超过4 mm。如果超限需要重新观测。

图2 井上下连接示意图

以井筒内锤线投影点的坐标及其连接的坐标方位角为井下导线点的起算数据。

3.1 投 点

采用一井定向时在井筒内悬挂两根钢丝，并悬吊一定重量的砝码，把砝码放入装满水的桶内，注意在投点过程中钢丝绳不得碰到井壁内的管线，砝码不得碰到桶壁不得沉入桶底。使其处于静止状态才能到达上下两根钢丝坐标一致的效果，由于井筒较深，所有投点时必须采用一定的措施减少投点误差。

（1）根据井筒直径和马头门的方位角选择两根钢丝的位置，并尽量加大钢丝的距离。

（2）定向时在满足井筒内作业人员需要的 风量情况下，尽量减小风速，以减少风速对钢丝的影响。

（3）将钢丝绳下面挂入点砝码，尽量加大砝码的重量，将砝码浸入装满水的桶里，同上加盖防止井筒内的滴水对钢丝的影响。

3.2 连 接

面连接测量根据事先测量的近井点测出两钢丝的坐标；井下连接点根据两根钢丝绳的坐标测出−570 m连接的坐标及方位角。从而达到把地表坐标系统传入井下的目的。如图2所示，C与C′为井上下的连接点。在选择井下连接点C′时应满足以下要求：

（1）在码头施工20 m以上时进行定向，确保C′D′点大于20 m。C′D′点固定在坚固的巷道顶板上，防止巷道倔进爆破导致定向点破坏。

（2）应使CC′尽可能的在AB延长线上，即CC′的链接角趋向于0°。

投点后，把重锤浸入装满水的水桶中，认真检查锤线是否与井壁和水桶壁特别是−570中段的临时操作平台接触，采用全圆观测法观测D′E的角度，测距采用徕卡TCR402全站仪免棱镜功能加放射片。由于井下湿度较大，在测距时采用钢尺量距检核确保测量的准确性。地表和井下AB边长丈量结果互差不应超过2 mm，否则重新观测。

4 瞄直法一井定向的误差分析

由于风流和滴水等影响，钢丝在地面井下不重合引起投点偏差，投向误差是投点误差引起的垂球线连线的方向偏差，瞄直法定向误差主要是测角和投向误差。投向误差计算公式为：

=±(/)×（2）

式中，为投点误差，AB两点距离3.861 m，投点误差为0.7 mm；为垂线间的距离；为206265。

经计算得投向误差为37.4″。

规范规定，一次定向中误差不超过42″。为了检验瞄直法定向的效果，在与1#主井电梯井联络巷贯通后进行了联测，B7-B8点已知方位角158°43′ 46"，以瞄直法定向的数据测出的方位角为158° 44′58"，相差0°01′12"，符合《矿山测量规程》规定一井定向时两次独立定向之差不超过2′的规定。

5 结 论

通过瞄直法定向方法对重新集铁矿2#主井−570 m进行定向可以看出，采用瞄直法定向最大的优点是不用链接三角形的解算，较链接三角形一井定向具有从外业观测到内业计算都较为简单的优点，实际工作中只要准备充分、操作仔细，将投向误差和连接点的选择作为提高精度的主要问题加以控制，同样可以达到较好的定向效果，在贯通 距离不超过300 m的井筒定向中具有非常好的应用效果。

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(2018-11-26)

姚德言（1985—）男,安徽寿县人，测量工程师，一级建造师，主要从事矿山测量及相关技术工作，Email: 66994223@qq.com